專利名稱：用于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電連接結(jié)構(gòu)、其制造方法及其在發(fā)光單元中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電連接結(jié)構(gòu)、該電連接結(jié)構(gòu)的制造 方法及其在發(fā)光單元中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
一般，在發(fā)光裝置中所用的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由一EPI晶片(Wafer)制造， 換言之，由一從一半導(dǎo)體單晶切出的晶片制造。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)利用光刻 (fotolithographisch )方法和/或干法刻蝕方法在EPI晶片上建構(gòu)成。為形 成一發(fā)光單元，將如此建構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)作為單個(gè)LED芯片從晶片切出， 并作為單個(gè)LED芯片安裝在一載體基片/栽體基板上。
在此，為制造電連接結(jié)構(gòu)，每個(gè)LED芯片必須作特別的接合。
在此所用的"接合金屬絲"極細(xì)且易被破壞，因此該LED芯片在接合 后必須立即封裝以進(jìn)行保護(hù)。
如果必須將布置成一定的幾何形狀的多個(gè)單個(gè)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或LED 芯片互相配接，例如要串聯(lián)或并聯(lián)，則更困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種電連接結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述電連接 結(jié)構(gòu)及其制造方法確保多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)能可靠地及緊密地作電接觸。
所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的連接結(jié)構(gòu)及根據(jù)權(quán)利要求10的方法來 實(shí)現(xiàn)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，存在下迷可能性，即可將電接觸部直接做在一承 載多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的載體基片上，從而使多個(gè)相互之間如所希望的那樣彼
7此配接的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可作為要一體操作的構(gòu)件從載體基片(該載體基片也 可以是晶片本身)中切出來，并因此可不做后續(xù)結(jié)合地形成一發(fā)光單元。 本發(fā)明有利的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
通過選擇用于塑料材料膜的可硬化的粘性材料的粘度，可使該材料的 可加工性與所選擇的用于將此材料施加到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上的技術(shù)相匹配。
通過使用一用于產(chǎn)生印制線路/印制導(dǎo)線(Leiterbahn)的印刷掩模 (Druckschablone )，可將一精確的連接圖形(Verbindungsbild )印刷到 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)布置/組件上。用于印制線路的印刷掩?？梢允?微網(wǎng)版接觸掩 才莫(Mikrosieb畫Kontaktschablone)，，。
就材料的可操作性而言，使用在權(quán)利要求13中給出的材料很有利。
如果將一密封材料施加到該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上，則是有利的。在使用印刷 掩模的情況下更優(yōu)選印上此密封材料。利用該密封材料或密封層，可保護(hù) 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)免受外界影響。此外，錯(cuò)誤配接的危險(xiǎn)也減小了。
根據(jù)一本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用，可得到一發(fā)光單元，該發(fā)光單元相對(duì)于利
用接合金屬絲配接的發(fā)光單元，可更廉價(jià)及更安全地制造。在該發(fā)光單元 中，電接觸部至少部分地包含平的、導(dǎo)電的材料線路。與利用接合金屬絲 而形成電接觸的發(fā)光單元相比，本發(fā)明發(fā)光單元的特點(diǎn)為較高的機(jī)械穩(wěn)定 性及較高的耐負(fù)荷性。
載體基片可由晶片材料本身形成。但也可使用一單獨(dú)的基片/J41,例 如一玻璃基片/玻璃J4l等，將單個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)施加到該基片上。
利用根據(jù)權(quán)利要求31的措施一方面確保發(fā)光單元的光均勻分布或均 勻發(fā)出，另一方面可確保很好地散熱。
利用根據(jù)權(quán)利要求32的措施存在下述可能性，即可利用廉價(jià)的半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生輻射，該輻射的光i普與最初由該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)發(fā)出的輻射不同。


以下借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例。在附圖中
圖1是一 LED發(fā)光單元沿圖2的剖切線I-I剖開的局部剖視圖，其中示出三個(gè)發(fā)光芯片；
圖2是圖1的發(fā)光單元的俯視圖3是一改變了的發(fā)光單元沿圖4的剖切線III-III剖開的局部剖視圖； 圖4是圖3的發(fā)光單元的俯視圖5是另 一改變了的發(fā)光單元沿圖7的剖切線V-V剖開的局部剖視圖； 圖6是圖5的發(fā)光芯片布置/組件的端側(cè)視圖； 圖7是圖5及圖6的發(fā)光單元的俯視圖8是一具有另一改變了的發(fā)光芯片布置的發(fā)光單元沿圖9的剖切線 VIII-VIII剖開的剖^f見圖9是圖8的發(fā)光單元沿圖8剖切線IX-IX剖開的剖視圖10是一具有多個(gè)單個(gè)發(fā)光芯片的、再次改變了的發(fā)光單元的俯視
圖11是圖10的發(fā)光單元沿圖10的剖切線XI-XI剖開的剖視圖12是一具有多個(gè)相互電連接的發(fā)光芯片-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的晶片的俯視 圖，其中已有一些半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)從晶片中切出；
圖13是一具有多個(gè)電連接的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的、改變了的晶片的一部分相 對(duì)于圖12放大的俯一見圖；以及
圖14是圖13的晶片沿圖13的剖切線XIV-XIV剖開的縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖l及圖2中，以附圖標(biāo)記10整體表示一發(fā)光單元，該發(fā)光單元包 含三個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c。每個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)都由三個(gè)層建構(gòu)成， 這點(diǎn)以下僅以圖1中布置在中間的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12b為例作說明。
在圖1中位于下部的層14是一 n型層，該下部層14例如由n-GaN或 n-InGaN制成。
中間層16為一 MQW層，MQW是"Multiple Quantum Well (多量 子阱)"的縮寫。MQW材料具有一超晶格(tbergitter)，該超晶格具有 一根據(jù)超晶格結(jié)構(gòu)改變的電子能帶結(jié)構(gòu)并對(duì)應(yīng)地在不同波長(zhǎng)時(shí)發(fā)出光。通過選擇MQW層可影響由pn型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12發(fā)出的輻射的光i普。 上部層18由一 p型III-V半導(dǎo)體材料、例如由p-GaN制造。 每個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)I2a、 12b及12c都具有一從上方看為U形的、環(huán)繞
的臺(tái)階部20,其水平的臺(tái)階面22垂直地位于MQW層16下方。以此方式，
n型層14在臺(tái)階面22的區(qū)域內(nèi)在側(cè)面突出超過MQW層16及p型層8。 臺(tái)階面22用一相應(yīng)地為U形的、由氣相處理形成的印制線路24覆蓋 (見圖2)，該印制線路具有兩條平行的印制線路腿邊24a、 24b及一與該
印制線路腿邊垂直延伸的印制線路底邊24c。印制線路24形成一用于n型
層14的接觸區(qū)域。
為也能觸點(diǎn)接通p型層18，在該p型層18上側(cè)上、在一從上方看從
U形印制線路24向內(nèi)偏錯(cuò)的區(qū)域26中氣相處理以形成一印制線路28 ，該
印制線路28形成一用于p型層18的接觸區(qū)域。
在p型層18的表面上，三條首先平行延伸的印制線路腿邊30a、 30b、
30c從印制線路28延伸入p型層18中。兩條位于外面的印制線路腿邊30a、
30c的自由端部向中間的印制線路腿邊30b方向彎折了 90° (如圖2所示)。
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的區(qū)域26的延伸范圍為280nm x 280nm到1800fim x 1800nm，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的高度為180nm ~ 400jim。
印制線路腿邊24a、 24b、 24c通過氣相處理/氣相沉積一銅金合金而得 到。可選地，也可使用銀合金或鋁合金。在形成接觸連接部 (KontaktanschluB)的印制線路24c、 28的區(qū)域中可設(shè)有金，它被摻雜到 一 p型層或一 n型層上用以連接。
所述三個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c由一載體基片32承載。載體基片 32可以是藍(lán)寶石玻璃，藍(lán)寶石玻璃也被稱為"剛玉玻璃"(Ah03玻璃)。 在藍(lán)寶石玻璃的情形下，栽體基片32厚度為約400jim，但也可為其他厚 度，例如在5jun與600nm之間。
如不用藍(lán)寶石玻璃，也可將一耐高溫玻璃、例如派萊克斯玻璃 (PyreX -GlaS )形式的更廉價(jià)的材料用于載體基片32。可選地，栽體基片32也可由未摻雜的晶片材料形成，在該晶片材料上 用已知技術(shù)建構(gòu)有所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c。在此情形下，半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c相互連接成一體。為保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度，如果載體 基片32由晶片材料形成，則該載體基片必要時(shí)可由一基底基片承載，該基 底基片例如也可由藍(lán)寶石玻璃構(gòu)成。
如圖1及圖2所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a的上接觸連接部(印制線路28 ) 的面積設(shè)計(jì)成比半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12b、 12c的大。此外，由半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12c的印 制線路腿邊24c形成的下接觸連接部的面積比半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b的對(duì)應(yīng) 接觸連接部大(見圖2)。
因此存在著容易接近的接通點(diǎn)，以便將發(fā)光單元10與一電壓源連接。
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c串聯(lián)連接，為此，將圖1及圖2左邊的半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a的印制線路腿邊24c與中間的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12b的印制線路28 導(dǎo)電連接，并將該中間半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12b的印制線路腿邊24c與圖1及圖2 右邊的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12c的印制線路28導(dǎo)電連接。
為此，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b之間設(shè)一電連接結(jié)構(gòu)。在圖1及圖2 的實(shí)施例中，該電連接結(jié)構(gòu)由一坡道形印制線路34形成，該印制線路34 導(dǎo)電地跨接兩個(gè)相鄰半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12之間的距離。此距離為lOOjim的數(shù)量 級(jí)。
坡道形印制線路34設(shè)計(jì)成由 一導(dǎo)電材料制成的材料線路的形式，該導(dǎo) 電材料通過^f吏一粘性導(dǎo)電材料硬化而得到，關(guān)于此點(diǎn)將在下文詳述。
在印制線路34的一塑料底材(母材)中，可例如有細(xì)的銅或銀的顆粒 或其混合物均勻分布其中。對(duì)于印制線路34，可考慮將一種雙組分材料如 雙組分粘接劑作為底材。
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12在與臺(tái)階部20相對(duì)的一側(cè)(在圖1及圖2中在左側(cè)) 上有一絕緣層35，通過該絕緣層防止印制線路34在所述側(cè)上與半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)12的所述層14、 16或18中的一個(gè)觸點(diǎn)接通。
絕緣層35可例如由未摻雜的晶片材料形成，在建構(gòu)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12時(shí) 該材料放置在晶片上或其他載體基片上。
ii在一可選實(shí)施例中，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a與12b或12b與12c之間各設(shè) 有一由坡道形材料線路形成的絕緣體，該絕緣體在圖中用附圖標(biāo)記37表 示。
為此，可例如在相應(yīng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12之間施加一電絕緣的材料。然后 可將一印制線路34例如通過氣相處理施加到該坡道形絕緣體37上，該印 制線路34例如可由與上述印制線路腿邊24、 30或印制線路28相同的材料 制成。因此電絕緣體37彷佛是用作印制線路34的底襯，該底襯形成一從 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印制線路24過渡到相鄰半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印制線路28的平滑的 過渡部。
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、12b的印制線路腿邊24c的以及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12b的印 制線路28的這樣的區(qū)域一一這些區(qū)域由坡道形印制線路34或由具有印制 線路34的絕緣體37接觸一一構(gòu)成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的接觸區(qū)域。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 12a的面積較大的印制線路28以及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12c的面積較大的印制線路 24c也構(gòu)成接觸區(qū)域，即用于連接到外部結(jié)構(gòu)如印刷電路板或其他發(fā)光單 元上。
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c除其接觸區(qū)域外都用一透明漆36覆蓋，這 在圖1及圖2中為清楚起見僅用虛線表示。
在設(shè)有由導(dǎo)電材料構(gòu)成的坡道形印制線路34的另 一變化形式(此處未 特地示出)中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c不但有一絕緣層35,而且還由 一相應(yīng)的絕緣層圍住，該絕緣層可如同絕緣層35那樣由未摻雜的晶片材料 形成。在此情形下，該坡道形印制線路34也不與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的任一層 14、 16、 18接觸，而僅與該放在那里的未摻雜的晶片材料接觸。
在圖3及圖4中示出一發(fā)光單元IO的一可選實(shí)施例，其中與圖l及圖 2所示部件相對(duì)應(yīng)的各部件帶有相同的附圖標(biāo)記。發(fā)光單元10大致和圖1 及圖2所示的發(fā)光單元10相當(dāng)。
但，與之不同的是，在發(fā)光單元10的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c中不 設(shè)絕緣層35，而是分別在印制線路28下方設(shè)置一連續(xù)的槽38，該槽用一 絕緣材料40充填。如此也可防止印制線路34與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的層14、16或18 (此處位于內(nèi)部)中的一個(gè)不希望地接觸。
在圖5~7中所示的改變了的發(fā)光單元10中，那些對(duì)應(yīng)于圖1及圖2 中所示部件的部件用相同的附圖標(biāo)記表示。但半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b及12c 的印制線路的幾何形狀與圖1~圖4的發(fā)光單元10的不同，這點(diǎn)以圖5~ 圖7中的中間的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12b為例說明。
如圖所示，用于n型層14的印制線路24c設(shè)置在這樣的平面中，即用 于p型層18的印制線路28和印制線路腿邊30a、 30b及30c位于該平面中。
為此，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12b在臺(tái)階部20的指向?qū)Ь€面24c方向的端側(cè)上 設(shè)有一絕緣層42,該絕緣層覆蓋所述端側(cè)。在側(cè)向位于絕緣層42兩側(cè)的 兩個(gè)印制線路44a、 44b將印制線路底邊24c與印制線路腿邊24a、 24b相 連接。
用此方式，可以不設(shè)置坡道形印制線路34或具有印制線路34的坡道 形絕緣體37，而是設(shè)置一方形的絕緣體37，其上側(cè)距基片32均勻距離地 延伸，且支承水平的連接印制線路32。
相應(yīng)地，這里可選地也可設(shè)置一具有一氣相處理成的印制線路的絕緣 體37，如在上文中對(duì)于具有印制線路34的坡道形絕緣體37所述的。
發(fā)光單元10及特別是其利用印制線路34所形成的電接觸可如下所述 得到
由多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的布置/組件著手。這種布置可例如為通過光刻 方法和/或干法刻蝕方法以一定的布局構(gòu)建在一載體材料上的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 的形式。
在此舉例而言，如上所述，將晶片材料本身或者藍(lán)寶石玻璃或其他基 片材料的層用作半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的載體材料。
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12在載體基片上的布置與設(shè)計(jì)是已知的，因此半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 12的用于電接觸的上述接觸區(qū)域相互之間的位置及尺寸也是已知的。此 外，由此也可得到所希望的印制線路的走向，該所希望的印制線5^使半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的 一定接觸區(qū)域相互電連接。
現(xiàn)在制造一用于密封的印刷掩模，如果該印刷掩才莫定位在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的具有接觸區(qū)域的那 一側(cè)上方，則該印刷掩模將該接觸區(qū)域以及所希望的
印制線路的走向、進(jìn)而半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的電路圖蓋住。用于密封的材料可包 含一透明的、可硬化的有機(jī)塑料材料，例如丙烯酸酯或環(huán)氧樹脂。
用相應(yīng)的方式制造用于印制線路的印刷掩模，如果該印刷掩模定位在 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的具有接觸區(qū)域的那一側(cè)上方，則該印刷掩模將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12
的除接觸區(qū)域、所希望的印制線路的走向、進(jìn)而半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的電路圖之 外的所有區(qū)域都蓋住。
因此，用于印制線路的印刷掩模構(gòu)成一用于密封的印刷掩模的負(fù)模。 這種用于印制線路的印刷掩模例如可同樣由高粘度的丙烯酸酯或環(huán)氧樹脂 制成，所述丙烯酸酯或環(huán)氧樹脂含有相當(dāng)大量的導(dǎo)電的細(xì)金屬顆粒。
在絲網(wǎng)印刷方法中，首先將用于密封的印刷掩才莫相應(yīng)地定位，并用它 將一種密封漆印刷到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的布置上。結(jié)果，除了進(jìn)行半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 12的電接觸所需的區(qū)域外，密封漆將整個(gè)晶片蓋住。
然后使密封漆硬化成一密封層，"硬化" 一詞是指下述各種過程，在 該過程中由一種粘性的、可印刷的材料形成一連續(xù)的形狀穩(wěn)定的層，但該 層^4居所使用的塑料材料仍是彈性的、可彎曲的。這可利用具有或沒有針 對(duì)性的熱效應(yīng)的干燥、利用化學(xué)反應(yīng)、利用電磁波輻射或粒子射束來進(jìn)行。
密封漆硬化成一密封層后，將用于印制線路的印刷掩模對(duì)應(yīng)地定位， 并將一粘性的、可硬化的印制線路材料印到該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的布置上，如 上所述。然后這種材料再依照上述原理硬化成一連續(xù)的材料膜。
在印刷過程及硬化之后所得到的材料膜形成印制線路34，它們共同形 成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的布置的電接觸。利用該借助用于印制線路的印刷掩模所
設(shè)置的電路圖可確定載體材料上的哪些半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12要配接在一起或者 這些半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是要并聯(lián)還是串聯(lián)。
也可進(jìn)行相似的程序，以產(chǎn)生坡道形絕緣體37或方形絕緣體37。 在此情形下，在印刷過程及硬化之后存在多個(gè)絕緣體或底襯37，在隨 后的步驟中還要將印制線路34施加到其上。
在上述用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)電連接結(jié)構(gòu)的做法中，當(dāng)然要注意用于密封材料或絕緣材料的印刷掩模要將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的接觸區(qū)域蓋住，而這
些區(qū)域在用于制造連接導(dǎo)線的印刷掩模中被暴露出來。
可選地，"連接印制線路，，34也可利用氣相處理而得到。
用于密封的印刷掩模及用于印制線路的印刷掩模被加工到約± l.Onm
的精度。
如有必要，也可將具有密封漆的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)布置的密封作業(yè)省卻，而 使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不先作密封地進(jìn)行電接觸。也可施加密封層作為最后一層。
利用上述做法，可將所有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12在載體基片上配接。但用此方 式，也可將分別包括預(yù)定數(shù)目的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12組在 載體材料32上電聯(lián)接。然后這些組可完成了配接地例如利用激光切割技術(shù) 從整個(gè)晶片中切出來。
這種預(yù)連接的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的一體式布置的可能的^f吏用方式的例子 在以下說明。
圖8與圖9顯示一發(fā)光裝置48的剖面，該發(fā)光裝置包含一由透明玻璃 或塑料制成的圓筒形殼體50。在殼體50的圓筒形內(nèi)壁上設(shè)置有一保持環(huán) 52，該保持環(huán)本身支承一底板54。殼體50、保持環(huán)52及底板54界定出一 內(nèi)腔56。
在該內(nèi)腔中，在底板54上有一發(fā)光單元10,其中九個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12 在載體基片32上排成一 3x3矩陣。如圖9所示，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的3 x 3矩陣中，分別具有三個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c的三個(gè)串聯(lián)的鏈相互 并聯(lián)。
三個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a、 12b、 12c的串聯(lián)連接分別如圖1 ~ 4所示地經(jīng)由 坡道形印制線路34進(jìn)行。設(shè)在一鏈的前端或后端的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12a或12c 分別經(jīng)由印制線路58并聯(lián)連接。印制線路58與印制線路34相當(dāng)。
發(fā)光單元10可作為一體式構(gòu)件從原始晶片中切出，該構(gòu)件除了用于與 電壓源連接的連接部外，已經(jīng)完成了配接。
發(fā)光單元10通過一第一供電線路60a及一第二供電線路60b供電。
為此，供電線路60a、 60b用慣常的方式與連接銷62或64連接，該連接銷62、 64從發(fā)光裝置48的一固定管座66伸出，這點(diǎn)在圖8及圖9中僅 示意性示出。
殼體50的內(nèi)腔56利用 一半球形殼體部段封閉。在殼體50的內(nèi)腔56 中設(shè)置有一硅油(Silikonm) 68形式的液體，該珪油以點(diǎn)表示。
硅油一方面將由半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12發(fā)出的光導(dǎo)出，另一方面將由半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)12產(chǎn)生的熱向外散出，特別是散至殼體50的壁。
由p-GaN/n-InGaN制成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在施加有一電壓時(shí)發(fā)出紫外光 及波長(zhǎng)范圍為420nm~480nm的藍(lán)光。為利用這些半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12產(chǎn)生白 光，在硅油68中均勻分布有不同的熒光材料顆粒70。這類熒光材料顆粒 由具有色心的透明固體材料制成，且吸收射到其上的初級(jí)(一次)輻射， 由此發(fā)出不同(較長(zhǎng))波長(zhǎng)的二次(次級(jí))輻射。因此，當(dāng)適當(dāng)選擇熒光 材料顆粒或熒光材料顆?；旌衔飼r(shí)，由半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12發(fā)出的輻射被轉(zhuǎn)換成 具有另一種光譜(特別是白光)的輻射。
在圖10及圖11中顯示一種改變了的發(fā)光裝置72。在此發(fā)光裝置中設(shè) 有一由玻璃制成的基片74，在該基片中以規(guī)則的間距設(shè)置有一排凹口 76。
在凹口 76中各有一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)作為單個(gè)半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)12從一晶片中切出。這表示，這里在一載體基片32上各有一半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)12,該載體基片的面積相當(dāng)于位于其上的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的面積。
凹口 76的尺寸確定成使得帶有支承該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基片32的每個(gè)半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12略微超出玻璃基片74的表面。
此處，構(gòu)建與圖5~圖7所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12相當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體結(jié)構(gòu)作為 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其接觸區(qū)域24c及28c設(shè)在相同的高度上。但是同樣可使用 圖1 ~圖4中所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12。但此處不設(shè)絕緣層35。
對(duì)于上述用于使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12電接觸的方法，不是將晶片、而是將具 有裝入其中的單個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的玻璃基片72,理解為多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 12的布置。在玻璃基片74的端側(cè)端"i殳有氣相處理成的接觸面78或80，該 接觸面可利用 一用于印制線路的相應(yīng)印刷掩模在一個(gè)步驟中與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 12連接。
16在電接觸的結(jié)果中，此處該發(fā)光裝置72的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12串聯(lián)連接， 其中兩個(gè)相鄰的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12之間的電接觸利用一印制線路82得到，該 印制線路由如上文對(duì)坡道形印制線路34所迷的材料制成。此處也存在將一 印制線路34放置在一絕緣體37上的可能性。
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12也可并聯(lián)連接。
在發(fā)光裝置72中也設(shè)有一用虛線示出的透明漆36，但該透明漆不包 圍半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12，而僅蓋住其自由表面(要連接的接觸區(qū)域除外)。
玻璃基片74上的接觸面78與和該接觸面78相鄰的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的 印制線路28經(jīng)由 一 印制線路84連接。接觸面80以相應(yīng)的方式與和該接觸 面80相鄰的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的印制線路24經(jīng)由一印制線路86連接。
如不用由玻璃制成的基片74，也可使用由丙烯酸玻璃制成的基片74。
基片74具有導(dǎo)光的特性，由此可造成一光板條。
在這種構(gòu)造中，可使用雖然結(jié)構(gòu)相同、但受生產(chǎn)條件影響而具有不同 光強(qiáng)度的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12。由于由半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)發(fā)出的光經(jīng)基片74均勻分布， 所以造成均勻的光發(fā)射，因此可省卻在生產(chǎn)后由于其不同的光功率而要對(duì) 各發(fā)光芯片進(jìn)行的費(fèi)成本的分級(jí)和分類。
在基片74由玻璃或丙烯酸玻璃制成的情況下，當(dāng)厚度為0.5mm ~ 5mm 時(shí)，可良好地實(shí)現(xiàn)寬5mm 30mm、長(zhǎng)2cm ~ 50cm的發(fā)光裝置。
也可使用柔性塑料材料作為基片74，其中基片74可計(jì)成箔片。在此 情形下，可將由銅制成的印制線路或由在硬化后為柔性的金屬顆粒塑料漆 制成的印制線路施加/涂覆到柔性的基片74上，其中該印制線路與半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)12的電接觸利用上述方法達(dá)成。
當(dāng)將一柔性箔片用作基片74時(shí)，可制造一好幾米(長(zhǎng))的、例如lcm 寬和僅0.1mm 0.2mm厚的帶子，該帶子設(shè)有銅印制線路。為此將單個(gè)半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12粘到該箔片上，然后如上所述地電接觸。
在這種帶子中，可將10，000~ 100,000個(gè)發(fā)光芯片串聯(lián)或并聯(lián)連接，其 中該"無端"帶可根據(jù)要求裁切成任意長(zhǎng)度的段件。為了由一切截出來的 帶段形成一發(fā)光單元，只須給各個(gè)位于外面的半導(dǎo)體構(gòu)件12的對(duì)應(yīng)的接觸區(qū)域配備用于電壓源的連接部即可。
圖12中示出一由一載體基片32及多個(gè)構(gòu)建在其上的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12 構(gòu)成的晶片88。利用上述方法在載體基片32上將每?jī)蓚€(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12互 相電連接。
布置在一2x2矩陣中的一些半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12已作為單元從晶片88中切 出，這點(diǎn)在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12的布置中的空缺部90可看出。
在兩個(gè)互相電連接的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12之間可各看到一連接印制線路34， 其以黑色虛線表示。
在圖13及圖14的實(shí)施例中，功能相同的部件(它們已參照前面的附 圖說明過)用相同的附圖標(biāo)記表示且不贅述。
和已經(jīng)說明過的附圖的主要不同在于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)利用摻雜物的擴(kuò)散 進(jìn)去而產(chǎn)生，因此完成了的晶片具有一平坦表面。因此印制線路24、 28 也可位于一共同平面中，而印制線路34可很好地平行于晶片表面延伸。在 其下方的絕緣層37的末端不造成在絲網(wǎng)印刷中可很好地被遮蓋的臺(tái)階部。
對(duì)于由于制造程序而在晶片表面帶有一氧化層的許多半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，也 可省卻單獨(dú)用絲網(wǎng)印刷施加/涂覆的絕緣層，因此印制線路34可完全無臺(tái) 階部地,皮施加/涂覆。
但如上所述，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的在圖1~圖12中所示的廓形，在垂直于其 平面的方向上是大大夸大的，因此實(shí)際上只會(huì)得到非常小的臺(tái)階部，在絲 網(wǎng)印刷中產(chǎn)生的印制線路可在這些臺(tái)階部上延伸過。
如圖13及14中虛線所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的相鄰的排也可通過以每隔例 如3、 6或12列印制線路34的較大間隔設(shè)置的橫向的印制線路34t進(jìn)行連 接，并在印制線路34t中央切割晶片。如此得到一些場(chǎng)，它們具有例如由3、 6或12個(gè)串聯(lián)連接的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組成的排。視切斷方式而定，沿著平行于 印制線路34的方向得到完成了布線的矩陣，所述矩陣?yán)缇哂?xi、 3x2、
3x3......或6xl、 6x2、 6x3......或12x1、 12x2、 12x3......個(gè)發(fā)光的半導(dǎo)
體結(jié)構(gòu)，只還需為所述矩陣建立與傳輸電壓的導(dǎo)線之間的連接。
在沿橫向穿過的印制線路34t下面，當(dāng)晶片的半導(dǎo)體基材的電絕緣不充分時(shí)，可在與印制線路34的交叉點(diǎn)上設(shè)有中斷的絕緣層37t，如虛線所 示。
要在大批量制造中將這樣分離的發(fā)光芯片矩陣施加到 一印刷電路板 上，同樣可使用由絲網(wǎng)印刷產(chǎn)生的印制線路，如上文對(duì)于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)12 的連接所述的。這些連接導(dǎo)線于是從印制線路34t延伸到印刷電路板的連 接部印制線路。
權(quán)利要求
1.一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)與一另外的結(jié)構(gòu)之間的一種電連接結(jié)構(gòu)，具有一屬于該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)的第一連接部(24)、一屬于該另外的結(jié)構(gòu)的第二連接部(28)、及一由導(dǎo)電材料制成的連接線路(34)，該連接線路由所述第一連接部(24)延伸到所述第二連接部(28)，其特征在于該第一連接部(24)與第二連接部(28)設(shè)計(jì)成平坦的接觸區(qū)域，該連接線路(34)由一導(dǎo)電的塑料材料膜形成，該塑料材料膜至少部分地以材料融合的方式覆蓋所述兩個(gè)接觸區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接觸區(qū)域 (24、 28)的面積至少為2mm2，優(yōu)選為3 ~ 10mm2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所迷塑料 材料膜的厚度為約20jim~約200jim， 優(yōu)選為約40jim ~約100pm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述塑料材料膜(34)包含由細(xì)小的導(dǎo)電顆粒構(gòu)成的充填料，所述導(dǎo)電顆 粒被加工到一塑料母材中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所迷顆粒的大 小為10fim ~ 100jim，優(yōu)選為20pm ~ 50,。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述塑料 母材是導(dǎo)電的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所迷的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述塑料材料膜是彈性的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述塑料材料膜具有下述性質(zhì)中的至少一個(gè)彈性、可塑性、對(duì)低至-4(TC 的低溫的耐抗性、對(duì)高至200'C的高溫的耐抗性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述塑料材料膜包含以下組中的至少一種材料天然彈性體、合成彈性體、 環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯、聚氨酯。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 在所述連接部(24、 28)之間設(shè)一絕緣的底襯(37)，該底襯的上側(cè)形成 所述連接部(24、 28)之間的無急遽變化的、優(yōu)選平滑的連接。
11. 一種用于制造一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)接觸區(qū)域與至少一個(gè)另 外的結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)接觸區(qū)域之間的電連接結(jié)構(gòu)的方法，其中該半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)優(yōu)選為在施加有電壓時(shí)發(fā)出電磁輻射的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于具有以 下步驟a) 將該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及所述另外的結(jié)構(gòu)布置成互相成預(yù)定的固定空 間關(guān)系；b) 將一粘性的、糊狀或粉末狀的印制線路材料施加到一印制線路區(qū) 域上，該印制線路區(qū)域至少部分地與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的接觸區(qū)域和另外的結(jié)構(gòu) 的接觸區(qū)域重迭，其中該印制線路材料是可導(dǎo)電的或能通過一后處理變成 導(dǎo)電狀態(tài)；c ) 對(duì)所述施加到多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的布置上的印制線路材料進(jìn)行后 處理，以形成一連續(xù)的、導(dǎo)電的印制線路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述印制線路材料 包含一可硬化的材料，而所述后處理為硬化，和/或所述印制線路材料包含 一可熔4匕的材料，而所述后處理為熱處理。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將雙組分塑料材料， 特別是雙組分粘接劑用作粘性的、可硬化的材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述印制線路 材料包含一導(dǎo)電性好的金屬的細(xì)小顆粒，所述顆粒優(yōu)選均勻地分布在所述 可硬化的材料中和優(yōu)選包含金、銅和/或銀的顆粒。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所迷 粘性的、可硬化的材料選自由環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯、聚氨酯組成的組。
16. 才艮據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步 驟b)之前，在包含至少一部分印制線路區(qū)域的區(qū)域中，將一由電絕緣的、 粘性的、糊狀或粉末狀的底層材料制成的底層施加到所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和/或所述另外的結(jié)構(gòu)上，該底層材料能利用一后處理變成一連續(xù)的層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述底層材料包含 一可硬化的材料，而所述后處理為硬化，和/或所述底層材料包含一可熔化 的材料而所述后處理為熱處理。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，所施加的底層 的后處理在施加所述印制線路材料之前進(jìn)行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在實(shí) 施步驟b )之前或在步驟b )之后或在步驟c)之后將一粘性的、糊狀或粉 末狀的密封材料施加到所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的布置上，該密封材料可利用 一后 處理變成一連續(xù)的層，其中使所述接觸區(qū)域保持露出。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，該密封材料包含一 可硬化的材料而所述后處理為硬化，和/或該密封材料包含一可熔化的材料 而該后處理為熱處理。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，將漆用作所述密封 材料。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用 一在硬化狀態(tài)下為透明的密封材料。
23. 根據(jù)權(quán)利要求11至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述 印制線路材料和/或底層材料和/或密封材料利用至少 一種印刷掩?；蛞挥?模進(jìn)行施加。
24. 根據(jù)權(quán)利要求11至23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述 另外的結(jié)構(gòu)中的一個(gè)為一支承板，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在該支承板上布置在預(yù) 定位置處。
25. 根據(jù)權(quán)利要求11至24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述 另外的結(jié)構(gòu)中的一個(gè)為另一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在一支承板上布 置在預(yù)定位置處。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，使用一支承板，該 支承板在位于不同半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的接觸區(qū)域之間的區(qū)域中在實(shí)施步驟b)前配備有絕緣的底襯。
27. 根據(jù)權(quán)利要求11至26中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在晶 片上對(duì)于位于那里的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)共同地實(shí)施所述步驟b)和c),將該半導(dǎo) 體結(jié)構(gòu)或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組從晶片中分離的作業(yè)在步驟b)后、優(yōu)選在步驟c) 后進(jìn)行。
28. —種發(fā)光單元，具有多個(gè)發(fā)光的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)，該半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)具有至少一個(gè)連接區(qū)域(24、 28)并設(shè)置在一載體基片(32)上，其特 征在于使用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電連接結(jié)構(gòu)將一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)與所述載體基片(32)或另一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)電連接。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的發(fā)光單元，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)(12)在相對(duì)側(cè)上分別具有一第一連接區(qū)域以輸入電流和一第二連接區(qū) 域以輸出電流。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的發(fā)光單元，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)(12)平坦地與所述載體基片(32)連接。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的發(fā)光單元，其特征在于，所述載體 基片(32)包含一玻璃材料或一結(jié)晶材料。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)光單元，其特征在于，所述載體基片 (32)包含一Al203材料。
33. 根據(jù)權(quán)利要求28至32中任一項(xiàng)所述的發(fā)光單元，其特征在于， 所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)設(shè)在發(fā)光單元的一內(nèi)腔(56)中，其中該內(nèi)腔(56) 用一種導(dǎo)熱絕緣液體(68)如硅油填充。
34. 根據(jù)權(quán)利要求28至33中任一項(xiàng)所述的發(fā)光單元，其特征在于， 所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)至少局部地被大致均勻分布的熒光材料顆粒(70) 包圍，該熒光材料顆粒吸收由所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)發(fā)出的輻射并至少將 一部分轉(zhuǎn)變成互補(bǔ)的輻射。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的發(fā)光單元，其特征在于，所述熒光材料 顆粒(70 )分布在所述液體(68 )中。
36. 根據(jù)權(quán)利要求28至35中任一項(xiàng)所述的發(fā)光單元，其特征在于，一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)或一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組的邊緣連接區(qū)域(24、 28)的尺寸 比通過一內(nèi)部連接部(34)連接的連接區(qū)域(24、 28)的尺寸大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電接觸多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的布置的方法，該布置為此具有接觸區(qū)域且當(dāng)施加有電壓時(shí)發(fā)出電磁輻射，在該方法中，將一粘性的、可硬化的材料施加到所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的布置上，該材料硬化成一材料線路。此外還給出一種具有多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(12)的發(fā)光單元，所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)利用電接觸部(34)互相配接，且當(dāng)施加有電壓時(shí)發(fā)出可見的電磁輻射。此電接觸部(34)至少部分地包含一個(gè)或多個(gè)材料線路(34)，所述材料線路通過使在基本狀態(tài)呈粘性的材料硬化而得到。
文檔編號(hào)H01L25/075GK101647116SQ200780052512
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月23日
發(fā)明者G·迪亞曼蒂迪斯 申請(qǐng)人:諾克特龍金融控股有限公司